Tu najstarsze eksponaty nie mają 50 lat, czyli co zobaczyliśmy w Muzeum Intela

Intel budując przyszłość szeroko (naprawdę szeroko)rozumianej techniki półprzewodnikowej, nie zapomina o swojejprzeszłości – i nie bez powodu. Choć dziś konkurenci w wieluaspektach Intela doganiają, a w niektórych potrafią zaoferowaćrozwiązania lepsze i ciekawsze, to jednak właśnie firma z SantaClara przez kolejne dziesięciolecia wprowadzała na rynek przełomoweinnowacje, to właśnie Intelowi zawdzięczamy taki a nie innykształt współczesnych komputerów. Fragmenty tej spektakularnejprzeszłości zgromadzono w Muzeum Intela, placówce znajdującej sięw kalifornijskiej centrali firmy i służącej nie tylko prezentacjieksponatów-wynalazków, ale też i edukacji w zakresie technologiiprodukcji i fizyki półprzewodników.

Pewnie wiecie, że założony w 1968 roku przez Gordona Moore'a iRoberta Noyce'a Intel nie zajmował się od początkumikroprocesorami. Nic w tym dziwnego, mikroprocesorów wtedy jeszczenie było. Pierwszymi produktami firmy były pamięci SRAM. Model3101 to 64-bitowy układ pamięci na tranzystorach Schottky'ego,rozwiązanie rewolucyjne – znacznie mniejsze i szybsze odzapomnianych dziś a stosowanych wtedy powszechnie rdzeniowychpamięci magnetycznych jak i konkurencyjnych układów z Japonii iUSA. Powstały w zaledwie rok po założeniu firmy układ 1101 byłpierwszym na świecie 256-bitowym komercyjnym czipem SRAM wykonanymna tranzystorach polowych z izolowaną bramką (MOSFET).

Powstanie pierwszego mikroprocesora – układu 4004 – maciekawą historię. Japońska firma Busicom Corp. zaprojektowałasobie specjalizowany czipset dla programowalnego kalkulatora Busicom141-PF i zleciła w 1971 roku Intelowi jego wykonanie. Intel uznałjednak, że proponowana przez Japończyków konstrukcja jest zbytskomplikowana i wymaga zastosowania aż 40-pinowego czipu (a były toczasu układów z 16 nóżkami) i zaproponował własną konstrukcję,wykorzystującą nowo opracowaną pamięć DRAM, korzystającą zezredukowanej listy rozkazów i mieszczącą się w standardowymformacie. Gdy siłami Federico Faggina i Teda Hoffa projekt zostałzrealizowany, kalifornijska firma zrozumiała, że ma w ręku cośnaprawdę wielkiego.

Zbudowany w procesie 10 µm 4004 zawierał 2300 tranzystorówtaktowanych zegarem 740 kHz i był w stanie wykonać aż 92 tys.instrukcji na sekundę. By ograniczyć liczbę pinów, wykorzystywałpojedynczą 4-bitową szynę, za pomocą której mógł przekazać12-bitowe adresy, 8-bitowe instrukcje i 4-bitowe słowa danych.Maksymalny obszar adresowania pamięci – 1280 4-bitowych słów, coprzekłada się na 640 bajtów. Jak widać, były czasy, gdy 640bajtów wystarczyło każdemu. 4004 miał też towarzystwo – czipyROM (4001), RAM (4002), rejestru przesuwającego (4003), translatoraadresowania pamięci (4008), konwertera dostępu do zwykłych czipówpamięci (4009), interfejsu klawiatury i wyświetlacza (4269)interfejsu pamięci (4289). Z tymi czipami można było budowaćkomputery o przeróżnej ilości pamięci i urządzeniachzewnętrznych. Warto wspomnieć o procesie projektowania tych czipów– wzór ręcznie wycinano w taśmie maskującej Rubylith, po czympomniejszano go stokrotnie za pomocą soczewek i odtwarzano naszklanej płycie.

Rok później debiutuje pierwszy 8-bitowy mikroprocesor 8008 (tojuż 3500 tranzystorów), ale prawdziwym przełomem jest pojawieniesię w 1974 roku procesora 8080, który miał już 40 pinów irozdzielał szynę adresową od szyny danych, znacznie upraszczająci przyspieszając dostęp do pamięci. Z maksymalną częstotliwościązegara 2 MHz, ten wykonany w procesie 6 µm czip był określanyczasem jako „pierwszy nadający się do użytku mikroprocesor”. To na jego bazie powstał słynny Altair 8800, od którego zaczęłasię mikrokomputerowa rewolucja – za niecałe 450 ówczesnychdolarów można było kupić drogą wysyłkową zestaw części dosamodzielnego montażu, z których po złożeniu uzyskiwaliśmymaszynę do samodzielnego programowania w assemblerze (późniejpojawił się interpreter BASIC-a). Programowanie było wówczasczynnością dla prawdziwych mężczyzn – ustawiało sięprzełączniki na frontowym panelu, by zakodować pojedyncząinstrukcję 8080, a następnie kliknięciem przełącznikaprzekazywało do pamięci. W ten sposób, od Altaira 8800, zaczęliswój biznes panowie Bill Gates i Paul Allen, założyciele firmyMicro-Soft.

Kolejny przełomowy punkt w historii Intela to oczywiście 8086,pierwszy 16-bitowy mikroprocesor tej firmy, za sprawą któregopojawił się pierwszy PC i w którym swój początek wzięłaarchitektura x86. Tę historię już pewnie znacie znacznie lepiej –mimo prób tak Intela jak i konkurencji zastąpienia x86 czymś innym(np. architekturami o zredukowanej liczbie rozkazów RISC), x86pozostaje dominującą rodziną mikroprocesorów, przynajmniej wsegmencie komputerów osobistych i serwerów.

Inercja rynku jak iinwestycje poczynione w procesy technologiczne sprawiają, że to cozaczęło się od x86 jest praktycznie nie do wyparcia – jak Intelsię sam przekonał, próbując na rynek wprowadzić czipy Itanium. Wpewien sposób pokazuje to, że Intel jest w mniejszym stopniu dziśtwórcą mikroprocesorów, co twórcą procesów produkcjimikroprocesorów, budując swoją przewagę nad konkurencjąprzewodnictwem w wyścigu miniaturyzacyjnym.

Stąd też nic dziwnego, że znaczna część wystawy jestpoświęcona właśnie tym procesom, poczynając od surowych sztabkrzemu, z których wycina się plastry pod naświetlanie w procesiefotolitografii, przez moduły transportowe takich plastrów czyodzież roboczą dla pracowników półprzewodnikowych fabów, powreszcie samą konstrukcję placówek, w których czipy sąprodukowane oraz stosowanych w nich technik oczyszczania powietrza.

By zaś pomóc w wyjaśnieniu kwestii nanoskali tych procesów,Muzeum zachęca do skorzystania z pomocy edukacyjnych – gier imakiet, które mają uświadomić zwiedzającym, jak bardzo duzijesteśmy i powolni w porównaniu do tych wszystkichpółprzewodnikowych spraw.

Jest Muzeum Intela więc bardzo dobrym odzwierciedleniem tego,czym Intel jest dzisiaj: zbudowanym z pasji kilku geniuszyprzemysłowym gigantem, który na dobre i na złe jest ożeniony zeswoją historią (mimo, że jego współzałożyciel Noyce naucza, bysię od historii uwolnić).

Niestety Roberta Noyce'a nie ma jużwśród nas, ale Gordon Moore wciąż żyje, i może tylko sobiegratulować, patrząc, jak dzięki staraniom firmy którąwspółtworzył, ludzkość przeszła w ciągu nieco ponadczterdziestu lat od czipów wykonanych w procesie dziesięciumilionowych metra do czipów wykonanych w procesie dziesięciumiliardowych metra. Te trzy rzędy wielkości zmieniły praktyczniekażdą dziedzinę funkcjonowania cywilizacji i człowieka – i choćzapewne gdyby nie Intel też do tego byśmy doszli, to jednak gdybynie Intel, zajęłoby to nam znacznie więcej czasu.